金属与金属矿物 铁的冶炼、 合金 、学案

金属与金属矿物 铁的冶炼 合金 学案
〖知识要点〗
一、铁、铝、铜的物理性质
常见金属：铁、铝是银白色的金属，硬度较小，铜是紫红色的金属，硬度较小，铁、铝、铜都有良好的导热性，延展性等。
二、常见金属的化学性质
铝、铁的活动性较强，在氧气中能剧烈燃烧，铝、铁能跟稀硫酸、稀盐酸等发生置换反应，生成氢气和相应的盐，也能跟硫酸铜溶液发生置换反应。
三、常见的金属矿物
铁的矿物主要有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿等。铜的矿物主要有黄铜矿、孔雀石、斑铜矿等。铝的矿物主要有铝土矿和明矾石等。
用金属矿石可以冶炼金属。
四、铁的化学性质比较活泼，所以地壳中的铁都是以化合物的形式存在。炼铁原理是指在高温下用 从铁的氧化物中将铁还原出来。如磁铁矿（主要成分）、赤铁矿（主要成分）等。 ，
五、生铁和钢都是铁的合金

生铁和钢在机械性能上的差别：生铁和钢均是铁的合金，含碳量不同，生铁中含碳量为2％～4.3％,钢中含碳量为0.03％～2％,因为含碳量不同，决定了生铁和钢在性能上有很大差别，钢具有良好的延展性，机械性能好，既可锻，又可铸，生铁中含碳在2％～4.3％,因为含碳较高，决定了生铁较脆，可铸不可锻。金属材料包括纯金属和各种合金。
六、有关不纯物质的计算 纯净物的质量=不纯物质的质量×纯物质的质量分数。
〖典例引路〗
例1、铝能被轧成铝箔是利用了铝的（）
A、导热性 B、延展性 C、导电性 D、质地坚硬。
分析：铝有很好的延展性，故铝能被轧成很薄的铝箔。 答案：B。
例2、下列关于铁的物理性质的叙述正确的是（）
A、纯铁是一种质软的银白色金属； B、铁在潮湿的空气中易生锈；
C、铁易传热导电； D、铁能在氧气中燃烧。
分析：纯净的铁是质软的银白色金属,铁易导热、导电，这是它的物理性质。B、D选项是铁的化学性质。 答案：A、C。
例3、有下列事实：（1）镁能在空气中燃烧，铁不能在空气中燃烧；（2）铁能置换出硫酸铜中的铜，铜不能置换出硫酸中的铁；（3）铁在盐酸中反应速度比锌慢比锡快。根据以上事实，你认为下列叙述正确的是（）
A、铁是一种化学性质很活泼的金属； B、铁是一种化学性质不活泼的金属；
C、铁是一种化学性质比较活泼的金属； D、铁的化学性质有时活泼，有时不活泼。
分析：铁在空气中不能燃烧，而镁能，说明铁不如镁活泼，但铁能置换出硫酸铜中的铜，而铜不能置换出硫酸铁中的铁，说明铁比铜活泼。 答案：C。
例4、下列反应属于置换反应的是（ ）
A、 ； B、；
C、； D、。
分析：D选项中生成一种单质和一种化合物，但反应物不是一种单质跟一种化合物，故不是置换反应，C是化合反应，由一种单质跟一种化合物的反应或生成物是一种单质和一种化合物的反应，不一定是置换反应。 答案：A、B。
例5、根据下图，回答下列问题：

（1）请你写出有关化学方程式 。
（2）将产物通入澄清的石灰水中，澄清石灰水变浑浊。说明生成了什么气体？ 。
（3）把得到的黑色粉末倒在白纸上观察，用磁铁试验它，黑色粉末能被磁铁吸起，判断该黑色粉末是什么物质？ 。
（4）一氧化碳与木炭有相似之处，都有还原性，能否用木炭还原氧化铁？推测反应的产物为 。
（5）写出一氧化碳还原四氧化三铁、氧化铜的化学方程式 ，分析一氧化碳是怎样变成二氧化碳的，并由此推测出一氧化碳还原金属氧化物的配平方法。 。
（6）右端导管接一气球的目的是 。
（7）用CO还原 的步骤是 。
分析：（3）中把得到的黑色粉末倒在白纸上，用磁铁能吸引，说明此粉末是铁粉。
（4）根据质量守恒定律，推测生成物应该是铁和二氧化碳。
答案：（1） （2） （3）铁粉
（4）能用木炭还原氧化铁，产物是二氧化碳和铁
（5）；
二氧化碳分子及一氧化碳分子前的系数和金属氧化物分子中氧原子的个数一致
（6）收集尾气，防止 污染空气
（7） ① 先通入 片刻后 ② 加热氧化铁，红棕色变黑时 ③ 停止加热继续通 至试管冷却 ④ 停止通 ⑤ 处理尾气
注意：此题是炼铁生产的原理，知道化学原理对实际生产的指导作用。
例6、下列关于钢和铁的说法错误的是（）
A、生铁和钢中主要成分是铁，都是混合物； B、纯铁是由铁原子构成的；
C、通常说的“钢铁“意思是钢就是铁，铁就是钢，钢铁是一种物质；
D、生铁和钢冶炼的原理不同。冶炼时前者用还原剂，后者用氧化剂。
分析：此题是关于钢和生铁的认识，生铁和钢的主要成分是铁，还含有少量的杂质，因此都是混合物，二者主要差别是含碳量不同，造成了性能上的差别，钢铁是指两种物质，钢具有良好的延展性，既可铸又可锻，而生铁因为含C较多，所以硬而脆，只可铸不可锻，生铁是用还原剂从铁矿石中把铁还原出来，钢是用氧化剂把生铁中过量的碳和其他杂质以气体或炉渣形式除去。铁是一种金属，大多数金属是由原子直接构成的，经以上分析，本题应选择C。 答案：C。
例7、含四氧化三铁85%的磁铁矿200t，用CO作还原剂，充分反应能炼出含杂质2%的生铁多少吨？
分析：此题中的已知量和未知量都是不纯物质的质量，如果根据方程式计算，代入方程式中的量必须是纯净的物质质量——这是解题关键
解：设可炼出含杂质2%的生铁的质量为

232 168
200 t×85% （1-2%）
，
也可用根据化学式计算
答案：125.6t。
〖达标自查〗
1、下列物质中，能跟铁发生置换反应，且不生成气体的是（ ）
A、稀硫酸； B、硫酸铜溶液； C、硫酸锌溶液； D、硫酸铝溶液。
2、把一根洁净的铁钉放入稀硫酸中，下列叙述正确的是（ ）
① 在铁钉表面产生气泡； ② 液体由无色逐渐变成浅绿色； ③ 铁钉的质量减轻； ④ 液体的质量减轻 A、②③； B、①②④； C、①②③； D、全部正确。
3、血红蛋白的相对分子质量是68000其中含铁元素0.33%，则平均每个血红蛋白分子中含铁原子个数（ ）
A、1； B、2； C、3； D、4。
4、将铁片分别放入下列溶液中充分反应，反应后溶液质量增加且有气体放出的是（ ）
A、 ； B、； C、 ； D、。
5、将铝片放入硫酸铜溶液中，观察到的现象是（ ）
A、有气泡生成； B、铝片表面镀上一层红色的铜；
C、溶液颜色由无色变为蓝色； D、有银白色的铜生成。
6、将一瓶盐酸等分成三份，分别跟等质量的铝、铁、锌反应后，三种金属都有剩余，且剩余金属的质量为铝＞铁＞锌，如生成的 质量分别为a、b、c，则其关系是（ ）
A、a＞b＞c； B、a=b=c； C、c＞b＞a； D、b＞c＞a。
7、下列各组物质，由金属跟同一种酸直接作用生成的是（ ）
A、 和； B、和；
C、和； D、和。
8、联合国卫生组织经过严密的科学分析，认为我国的铁锅是最理想的炊具，并向世界大力推广，其主要原因是（ ）
A、价格便宜； B、铁中含有有机物必须含的碳元素；
C、升热慢、退热也慢、保温性能好； D、烹饪的食物中留有微量铁元素。
9、铁至今仍然是世界上用量最多的金属，其原因是（ ）
A、铁具有良好的稳定性和导电、传热性；
B、铁的性质优良，矿藏丰富，易冶炼，价格低；
C、铁制品非常坚固，不易损坏，不能变质；
D、铁器能被磁体吸引。
10、分别用等质量的、、、，冶炼质量分数为96%的生铁，比较理论上可炼得生铁质量的多少（ ）
A、＞＞＞； B、＞＞＞；
C、＞＞＞； D、＞＞＞。
11、工业上将生铁炼成钢的目的是（）
A、除去生铁中所有杂质，提纯生铁； B、加入某种金属元素，改善生铁的性能；
C、在高温下将铁氧化成铁的氧化物； D、除去生铁中过量的碳和其他杂质。
12、下列物质中不属于合金的是（ ）
A、球墨铸铁； B、氧化铁； C、不锈钢； D、青铜。
13、下列说法正确的是（ ）
A、生铁就是钢，因为主要成份都是铁。 B、动植物体内也含有铁。
C、纯铁是很硬很脆的金属。 D、铁的密度为7.86g/L
14、生铁和钢的主要区别是（ ）
A、生铁和钢的主要成分都是铁，其含碳量不同，性能不同；
B、生铁是铁，钢是铁的氧化物； C、生铁和钢都是铁合金； D、生铁和钢的主要成分不同。
15、硫酸亚铁可用于治疗缺铁性贫血。某贫血患者每天需补充1.12g 铁元素，则他服用的药物中含硫酸亚铁的质量至少为（ ）
A、3.80g； B、6.95g ； C、10g； D、3.04g。
〖学力提高〗
1、某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿石（主要成分为氧化铁）、空气等，主要反应过程如图所示

（1）在上面方框中写出有关反应的生成物的化学式。
（2）写出 ② 、 ③ 两步反应的化学方程式 ② ； ③ 。
2、生铁不能完全溶解在盐酸里的原因是 。
3、现有 ① 磁铁矿（主要成分：）， ② 黄铁矿（主要成分：）， ③ 赤铁矿（主要成分： ），请你从多角度分析三种矿石中哪种不适合用来炼铁（填写序号） ；原因： 。
〖探究升级〗
将10g铁合金样品置于氧气流中充分反应，得到0.44g二氧化碳，它是生铁还是钢？
某炼铁厂冶炼生铁过程中有2%的铁损失，该厂每天要生产含有4%（质量分数）杂质的生铁80t，需要含氧化铁的质量分数为70%的赤铁矿多少吨？
答案：
〖达标自查〗
1、B； 2、C； 3、D； 4、C； 5、B； 6、B； 7、B； 8、D；
9、B； 10、A； 11、D； 12、B； 13、B； 14、A； 15、D
〖学力提高〗
1、分析：本题解答的关键是要掌握炼铁的原理，能熟练地书写有关反应的化学方程式，焦炭的主要成分为碳，碳与过量的空气在高温条件下，充分反应生成大量的二氧化碳气体，二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳气体，一氧化碳与赤铁矿石的主要成分氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳。
答案： 。
2、分析：此题考查纯铁和生铁的组成不同，由于生铁中含有碳等杂质，而碳不跟盐酸反应，只有铁跟盐酸反应生成可溶的，碳作为残渣析出。
答案：生铁中的碳化学性质比较稳定，不跟盐酸反应，也不溶于盐酸中，故不能完全溶解。
3、分析：冶炼铁最佳方案考虑产率是否最高，成本是否最低，是否造成污染等问题。
答案： ②因：黄铁矿含铁的质量分数最低，冶炼过程中可能产生有害气体。
〖探究升级〗
1、分析：计算样品中碳的质量分数即可判断结果
解：样品中碳的质量分数为
因为钢含碳的质量分数为0.03%～2%.所以该合金是钢。
2、分析：用赤铁矿中所实际利用的铁元素质量与生铁中含铁元素质量相等的关系解答。
解：设需此矿石的质量为

答案：需要含氧化铁的质量分数为70%的赤铁矿 。